纳秒脉冲电场通过修复线粒体-核逆向通讯实现衰老内皮细胞功能重塑

针对内皮细胞衰老伴随的线粒体功能障碍和线粒体-核逆向通讯(MNRC)紊乱这一关键问题，研究人员通过建立d-半乳糖诱导的HUVECs衰老模型，结合体内外实验证实3 kV/cm nsPEF能选择性激活衰老细胞的HIF-1α/SIRT1通路，恢复线粒体膜电位并促进皮肤血管新生，为年龄相关性血管疾病提供了新型物理治疗策略。

　　

随着全球老龄化加剧，血管内皮细胞(ECs)衰老已成为心脑血管疾病、皮肤老化及伤口愈合延迟等病理过程的关键驱动因素。研究表明，线粒体功能障碍是细胞衰老的核心特征，其中线粒体-核逆向通讯(Mitochondrial-to-nuclear retrograde communication, MNRC)的破坏导致HIF-1α和SIRT1等关键调控因子表达异常，进而引发氧化应激加剧、增殖能力下降等典型衰老表型。尽管已有多种生化手段尝试干预这一过程，但存在靶向性差、副作用明显等局限。在此背景下，中国华润集团的研究团队创新性地采用纳秒脉冲电场(nanosecond pulsed electric fields, nsPEF)这一物理干预手段，系统探究了其对衰老内皮细胞的 rejuvenation（功能年轻化）作用及分子机制，相关成果发表于《Regenerative Therapy》。

研究团队采用d-半乳糖诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)衰老模型和自然衰老动物模型，通过SA-β-Gal染色、EdU增殖检测、JC-1线粒体膜电位分析等技术评估细胞衰老状态；借助免疫荧光技术定量HIF-1α/SIRT1表达；结合α-SMA/CD31共定位分析皮肤血管新生。所有动物实验均经中国华润集团动物伦理委员会批准（批号202300122）。

3.1 nsPEF特异性逆转衰老表型
在d-半乳糖诱导的HUVECs中，nsPEF处理使SA-β-Gal⁺
细胞比例降低67%，EdU⁺
增殖细胞增加1.4倍，ROS水平恢复至正常（P<0.001）。值得注意的是，相同参数对正常细胞无显著影响，体现其选择性。

3.2 线粒体功能重建
JC-1检测显示nsPEF处理6小时后，衰老细胞的线粒体膜电位红绿荧光比提升至对照水平（P<0.05），表明其快速修复了线粒体能量代谢枢纽功能。

3.3 MNRC通路再激活
免疫荧光证实nsPEF使衰老细胞HIF-1α表达恢复至正常（1.45倍），SIRT1表达更超常值3.69倍（P<0.0001），提示其通过双重调控MNRC核心介质实现基因重编程。

3.4 促血管新生效应
在20月龄SD大鼠和d-半乳糖衰老小鼠模型中，14天nsPEF处理使皮肤成熟血管密度增加2倍（α-SMA⁺
，P<0.001），且ECs内HIF-1α/SIRT1共定位信号显著增强，证实其临床转化潜力。

该研究首次阐明nsPEF通过"线粒体膜电位-MNRC-HIF-1α/SIRT1"轴实现衰老ECs功能重塑的分子机制。特别值得关注的是，3 kV/cm的nsPEF参数展现出对衰老细胞的"精准治疗"特性，这为开发无创性抗衰老器械提供了关键参数依据。研究者指出，这种物理干预可避免化学药物的全身毒性，其效应可能与衰老细胞特有的电生理特性（如膜电容变化）相关。未来研究需进一步解析nsPEF调控线粒体膜蛋白组的精确机制，并探索其在动脉粥样硬化、糖尿病血管病变等疾病中的应用前景。这项突破性工作为年龄相关性血管功能障碍的干预开辟了全新物理治疗范式。